Fonctionnement un systeme de séchage - MAPAQ...– Séchage rapide, efficacité énergétique, foin de qualité – Énergie électrique, espace et main-d'œuvre disponibles • Déshumidificateur:

Fonctionnement d’un système de séchage avec déshumidification

René Morissette, ing. M.Sc.Journée INPACQ Séchage des fourrages

Victoriaville, 5 mars 2014

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Contenu

• Facteurs de design et systèmes de séchage du foin• Principe de fonctionnement d’un déshumidificateur• Application dans le séchage du foin• Psychrométrie (température et humidité)• Analyse du séchoir en vrac Brawer• Conclusion

Facteurs influençant le fonctionnement d’un séchoir

• Format de récolte: petite ou grosse balle, vrac, haché• Caractéristiques: densité du foin, stade de récolte, humidité• Objectif de performance: séchage rapide ou lent

(puissance), stabilisation du foin presque sec, efficacité énergétique, qualité du séchage

• Sources d’énergies disponibles: électricité (V, A), mazout, propane, gaz naturel, biomasse, solaire

• Espace et main-d’œuvre• Capacité d’investissement et support des charges variables

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Systèmes de séchage - Types

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En lot (batch)

En continu (séchoir à tambour)

Systèmes de séchage – Conditionnement de l’air

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Chaleur indirecte (chaudière, échangeurs, solaire)

Chaleur directe (flamme nue, élément)

Déshumidification

Systèmes de séchage – Pour balles de foin

6

Systèmes de séchage – En vrac

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Ferme Hengil, St-Hilarion

Auvergne, France

Ferme Brawer, Victoriaville

Ferme Lehman, Hébertville

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Principe de fonctionnement d’un déshumidificateur

CompresseurPuissance nominale de 75 HP

Ventilateur, puissance nominale de 25 HP

Évaporateur

Condenseur

Sortie du condensat

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Évaporateur

Condenseur

Compresseur Détenteur

Cycle du liquide caloporteur

4

1

2

3

Séchoir

Cycle de l’air de séchage

Air tiède et humide

Air froid et sec

Air chaud et sec

Ventilateur

Foin

10


Cycle de l’air

Foin

11


EC

Ventilateur

Psychrométrie

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Charte psychrométrique Humidité relative

Température

Hum

idité

abs

. (kg

eau

/kg

air s

ec)

Psychrométrie - Déshumidification

13Température

Hum

idité

abs

. (kg

eau

/kg

air s

ec)

Séchoir Brawer, 6 juin 2013, 15h30Température (C) Humidité relative (%)

Conditions extérieures 23 38 %Avant déshumidification 36 62 %

Après condenseur 45 35 %À la sortie du foin 31 91 %

H avant le foin = 0,021 kg/kgH après le foin = 0,027 kg/kg

Donc: 6 g d’eau évaporé pour chaque kg d’air sec circulant dans le foin.

Avec un débit d’air de 30000 pi³/min soit 60000 kg/h, on évapore 360 kg d’eau/h

Psychrométrie – Air chauffé seulement

14Température

Hum

idité

abs

. (kg

eau

/kg

air s

ec)

Comparaison avec un système à air chaud conventionnel (échangeur de chaleur) d’une puissance de 48 kW (celle de notre compresseur).

Faible gain en température si l’on prend l’air recirculé . Résulte en un faible potentiel de séchage (ΔH2)

ΔH1

ΔH2

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

0,030

5 juin 2013 6 juin 2013 7 juin 2013 8 juin 2013 9 juin 2013 10 juin 2013 11 juin 2013

kg d

'eau/

kg d

.air s

ecHumidité absolue 5 au 11 juin 2013 (durant la 1er coupe)

H ext. H avant déshum. H après condenseur H sortie foin 15

Jour Nuit

Analyse du séchoir Brawer

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Bilan d'eau au déshumidificateur 1 (28 mai au 23 juin) Compteur d'eau t 35,9

Débit d’air kg/s 20,8 (37500 CFM)Masse d'air totale sur période kg 37494066H moy. avant déshum. g eau/kg air 14,5H moy. après condenseur g eau/kg air 13,8Diff. H moy g eau/kg air 0,75 Eau retirée (par diff H) t 27,9

Selon le manufacturier pour une unité MRO-75:Capacité de condensation kg d'eau /kW/jour 32,0Capacité à 48 kW (64 HP) kg/jour 1528 Condensat d’eau prévu t 28,5

Eau évaporé du foin (estimé) t 47,6

Différence: évacuation de l’air humide vers l’extérieur du séchoir (portes)


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Système 1 Système 2 S1 et S2 combinésOpération ventilateur (h) 500 511Opération compresseur (h) 447 450Puissance ventilateur (kW) 15 (20 HP) 15Puissance compresseur (kW) 48 (64 HP) 48Cons ventilateur (kWh) 7463 7621 15084Cons compresseur (kWh) 21360 21488 42848Énergie totale estimée (kWh) 28824 29109 57932Énergie totale facturée (kWh) 57759

Taux spécifique d’extraction d’eau (kg d’eau/kWh)* 0,62 (faible)

Validation du (COP-1)/hfg 0,63 ok

Consommation énergétique (28 mai au 23 juin)

* Specific Moisture Extraction Rate (SMER) aussi défini par (COP-1)/hfg


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Performance du déshumidificateur 1 (28 mai au 23 juin)

11% 13%

42%

32%

2%

0 et 1 1 et 2 2 et 3 3 et 4 4 et 5COP entre:

Faible Moyen Bon

Fréquence:

Conclusion• Critères de design un projet de séchage en vrac:

– Foin en vrac, séchage par lot– Quantité importante, récolté jeune à une TEE élevée– Densité du foin faible à moyenne– Séchage rapide, efficacité énergétique, foin de qualité– Énergie électrique, espace et main-d'œuvre disponibles

• Déshumidificateur: – Principe: retire l’eau de l’air et chauffe l’air– Cycle du fluide caloporteur, cycle de l’air– Étapes du fluide: évaporation, compression, condensation, expansion– Plus performant qu’un système à air chaud conventionnel– Taux spécifique d’extraction d’eau: 0,62 kg d’eau /kWh (faible)– COP du déshumidificateur généralement entre 2 et 4 (moyen)

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Merci!René Morissette, ing. [email protected]

Documents

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